铝电解废槽衬的处理方法及熔窑技术

本申请提供一种铝电解废槽衬的处理方法及熔窑，属于铝制造业的有害物处理技术领域。铝电解废槽衬的处理方法：将铝电解废槽衬和钙源置于熔窑内，对熔窑加热使铝电解废槽衬和钙源熔融，使熔窑内形成下层熔体和上层碳渣。向熔窑内通入含氧气体与上层碳渣反应燃烧，以降低上层碳渣的厚度。对下层熔体进行水淬处理得到水淬玻璃。下层熔体转化成稳定的氟钙硅酸盐和氟钠硅酸盐；上层碳渣可以吸收和阻止熔体中氟的高温挥发，且能够吸收氰化钠；由于含氧气体与上层碳渣发生反应，不仅可以降低上层碳渣的厚度，以达到连续生产的目的，还可以使燃烧提供的热量作为废槽衬熔融的热源，且能够使氰化钠在含氧条件下高温分解，以达到去除氰化钠的目的。

【技术实现步骤摘要】
铝电解废槽衬的处理方法及熔窑
本申请涉及铝制造业的有害物处理
，具体而言，涉及一种铝电解废槽衬的处理方法及熔窑。
技术介绍
电解法生产金属铝是以氧化铝为原料、氟化盐为熔剂，电解过程中氟化盐被阴极和槽衬吸收并扩散至整个槽衬；同时，空气从电解槽开口处进入，其中的氮气与槽内的碳、钠反应生成氰化物并在阴极中富集，部分进入槽衬中并扩散至整个槽衬。铝电解废槽衬是指大修电解铝槽时，除钢壳以外的所有材料。主要是由铝硅质耐火材料、硅钙板、干式防渗料、废阴极、侧部碳块等组成，含有大量的可溶性氟化盐和氰化盐，露天堆放和填埋必然污染大气、土壤和水源，对人和动植物生长造成极大危害，已经列入《国家危险废物名录》中。当前针对铝电解废槽衬的处置技术主要分湿法和火法两类。(1)、湿法技术是采用酸或者其它化学物质溶解非碳质氰化物及氟化物，该技术难以溶解大部分的氟化物，即使处置后产品的浸出毒性达到要求，产品中的氟含量还是超过国家危废的标准限值，因此产品只能按照危险废物来管理。(2)、火法技术是将铝电解废槽衬与添加物混合均匀焙烧，该技术不成熟；根据我国2016年8月1日施行的《国家危险废物名录》规定：“危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰属于危险废物(废物代码：772-004-18)”；焙烧产物的浸出毒性依然超标，产品仍需要按照危险废弃物管理。CN109047274A公开了一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，利用赤泥和/或铁矿砂与废炭物质进行熔炼，生成铸铁和无害化的熔渣。该方法采用熔融还原技术，用电解槽中的碳渣还原氧化铁得到金属铁和玻璃，但该方法能耗高、主要是处理碳渣，不是对废槽衬的处理，主要是对铝电解的废阳极进行处理。CN109133620A公开了一种利用电解槽大修废渣生产玻璃制品的方法，取电解槽废渣50～85份，石英砂15～50份，硼镁矿1～6份，氧化锌1～3份，氧化锆1～3份，熔融成玻璃液；采用离心法制成玻璃纤维棉；或者降温至750～950℃，压制成为玻璃马赛克；氟化物的在玻璃中的固定率达到95％以上。该方法使用多种配料制造玻璃制品，成本高，废槽衬使用比例低。CN108411113A公开了一种危险废物的资源再生方法，以金属固体危险废物作为原料，预处理后，和辅料(石灰石和石英石)、还原剂(为废活性炭HW49、残极HW48)配料，在富氧侧吹炉进行还原熔炼，还原熔炼产生的粗金属熔体和熔渣在富氧侧吹炉炉缸沉降分离，粗金属熔体由炉缸底部的合金口排出铸锭产出粗金属锭，熔渣由合金口上方的渣口排出，经水淬产出可用于建筑材料的水淬渣。但该方法是对金属固体危险废物进行处理，不是对废槽衬进行处理。CN105499251A公开了一种基于F-Si化学键处理铝电解废槽衬的玻璃固化稳定化方法，废槽衬破碎处理后、置入金属固化罐中进行中温煅烧后，配入废槽衬重量0.8～2.0倍的玻璃类物质作为固化剂，高温煅烧呈熔融态，淬火后得玻璃固化体。该方法采用两步法处理，煅烧+熔融，燃料成本高，间隔处理，不能连续生产，处理量小；需要配入废槽衬0.8～2.0的玻璃类物质，加入过多玻璃固化体，成本高，玻璃化后的产生价值低。CN101119943A公开了一种将废槽衬转化为玻璃熔块的方法，混合废槽衬、氧化钙源和二氧化硅源并加热，以破坏氰化物、将氟化物盐转化为氟化钙并形成通常为均匀非晶态的液体物料；从物料中物理地分离出碳并玻璃化物料。该方法采用三步法处理，工艺复杂，需要加入氧化硅源，处理量小，碳从熔融的物料中物理分离出来，由于氟化盐在碳中富集，分离出来的碳含有较多的氟化盐，仍是危废，按照中国法律规定，其转移、销售受限。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种铝电解废槽衬的处理方法及熔窑，对铝电解废槽衬进行处理以后，氰化钠高温分解，氟化盐的浸出毒性低于国家标准，能够废物利用，且成本低。第一方面，本申请实施例提供一种铝电解废槽衬的处理方法，包括如下步骤：将铝电解废槽衬和钙源置于熔窑内，对熔窑加热使铝电解废槽衬和钙源熔融，使熔窑内形成下层熔体和上层碳渣。向熔窑内通入含氧气体与上层碳渣反应燃烧，以降低上层碳渣的厚度。对下层熔体进行水淬处理得到水淬玻璃。钙源可以作为助熔剂，降低铝电解废槽衬的熔融温度，使熔窑内的废槽衬熔融形成上层碳渣和下层熔体，上层碳渣覆盖在下层熔体上，会吸收和阻止下层熔体氟化盐的挥发，以减少烟气中氟的含量，同时，还可以吸收氰化钠，且上层碳渣与含氧气体(例如：氧气或空气)发生燃烧反应，产生的热量可以给熔体加热，对熔窑提供热量，可以减少外部热源的添加，降低成本，同时，氰化钠在高于500℃的含氧环境下发生分解，能够被去除；还可以降低碳渣层的厚度，在能够避免氟化盐挥发的同时，避免碳渣层过厚而影响下层熔体的熔融空间，以实现连续化生产。钙源还可以和一部分下层熔体发生反应，形成稳定的氟钙硅酸盐，一部分下层熔体本身在高温条件下发生反应，生成稳定的氟钠硅酸盐，水淬后氟钙硅酸盐和氟钠硅酸盐中的氟固熔在玻璃中，在自然环境中难以被水或酸浸出，使下层熔体经过水淬处理以后得到的水淬玻璃的浸出毒性低于国家标准，可以进行综合利用。在一种可能的实施方式中，熔窑包括燃烧熔融室和澄清室，燃烧熔融室内形成下层熔体和上层碳渣，含氧气体通入燃烧熔融室内的上层碳渣内。燃烧熔融室的下端和澄清室连通，使下层熔体能够通过自流的方式流进澄清室内澄清化，对澄清化后的下层熔体进行水淬处理。在废槽衬熔融以后，下层熔体直接流至澄清室内，可以使钙源和氟化盐的反应在澄清室内充分完成，以得到浸出毒性更低的水淬玻璃；而燃烧熔融室内继续进行废槽衬和钙源的熔融，以进行连续化大量生产。且燃烧熔融室和澄清室均在同一熔窑内，热量不仅能够对燃烧熔融室进行加热使废槽衬和钙源熔融，还能够对澄清室进行加热保温使熔体和钙源继续发生反应，热量的利用率更高。在一种可能的实施方式中，燃烧熔融室和澄清室之间设置隔墙，隔墙的下端设置流液孔使下层熔体从燃烧熔融室流至澄清室内，隔墙的上端设置烟道使燃烧熔融室内的烟气通入澄清室内。在燃烧熔融室和澄清室之间设置隔墙，隔墙能够将燃烧熔融室和澄清室隔开，以使燃烧熔融室中进行物料的熔融，澄清室中进行物料的充分反应；且燃烧熔融室和澄清室能够在隔墙处发生热交换，经过燃烧熔融室后的烟气能够通过烟气道继续对澄清室进行加热保温，以便对热量充分利用，也方便对燃烧熔融室和澄清室内的温度进行共同控温，以便工业化生产。在一种可能的实施方式中，将经过澄清室以后的烟气进行冷却除尘以后形成含氟飞灰，将含氟飞灰返回燃烧熔融室内。烟气的产生主要是外界热源(燃气或煤燃烧产生的烟气)以及上层碳渣燃烧产生的烟气，烟气经过冷却和除尘以后，含氟飞灰中除了含有氟化盐以外，也含有大量的碳，将其一起与钙源和废槽衬添加在燃烧熔融室内，一方面可以作为助熔剂，使废槽衬更加容易熔融，降低成本，另一方面，能够对氟元素进行回收，用其制备水淬玻璃，避免污染环境。在一种可能的实施方式中，烟气在冷却的过程中，与通入燃烧熔融室之前的含氧气体进行热交换。可以进一步对经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解废槽衬的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将铝电解废槽衬和钙源置于熔窑内，对所述熔窑加热使所述铝电解废槽衬和所述钙源熔融，使所述熔窑内形成下层熔体和上层碳渣；/n向所述熔窑内通入含氧气体与所述上层碳渣反应燃烧，以降低所述上层碳渣的厚度；/n对所述下层熔体进行水淬处理得到水淬玻璃。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝电解废槽衬的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将铝电解废槽衬和钙源置于熔窑内，对所述熔窑加热使所述铝电解废槽衬和所述钙源熔融，使所述熔窑内形成下层熔体和上层碳渣；
向所述熔窑内通入含氧气体与所述上层碳渣反应燃烧，以降低所述上层碳渣的厚度；
对所述下层熔体进行水淬处理得到水淬玻璃。


2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述熔窑包括燃烧熔融室和澄清室，所述燃烧熔融室内形成所述下层熔体和所述上层碳渣，所述含氧气体通入所述燃烧熔融室内的所述上层碳渣内；
所述燃烧熔融室的下端和所述澄清室连通，使所述下层熔体能够通过自流的方式流进所述澄清室内澄清化，对澄清化后的所述下层熔体进行水淬处理。


3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述燃烧熔融室和所述澄清室之间设置隔墙，所述隔墙的下端设置流液孔使所述下层熔体从所述燃烧熔融室流至所述澄清室内，所述隔墙的上端设置烟道使所述燃烧熔融室内的烟气通入所述澄清室内。


4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，将经过所述澄清室以后的烟气进行冷却除尘以后形成含氟飞灰，将所述含氟飞灰返回所述燃烧熔融室内。


5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述烟气在冷却的过程中，与通入所述燃烧熔融室之前的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学杰，申士富，刘海营，骆有发，李伟光，杨航，
申请(专利权)人：北京矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11